(57)【要約】【課題】現場の明るさに合わせてユーザが光量を調整できるレーザ墨出し器を提供する。【解決手段】モニタダイオード１ｂは、レーザダイオード１ａから出力されるレーザ光の光量に応じた電流値のモニタ電流Ｉ２を出力する。光量調整回路ブロック３は、定電圧源の一定電圧を分圧する分圧回路を具備して、分圧回路による分圧電圧を出力しており、分圧回路の分圧比を変化させることで光量調整電圧Ｖ１を調整している。指令電圧切替回路ブロック５は、光量調整回路ブロック３から入力される光量調整電圧Ｖ１が所定の閾値電圧よりも低い場合は光量調整電圧Ｖ１を光量指令電圧Ｖ２としてレーザ駆動回路ブロック２に出力する。そして、レーザ駆動回路ブロック２は、モニタ電流Ｉ２を電圧信号に変換したモニタ信号が、光量指令電圧Ｖ２を分圧して得た基準電圧と一致するようにレーザダイオード１ａの光出力をフィードバック制御する。【選択図】図１
2005121608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
墨出しのためのレーザ光を出力する光出力部と、光出力部から出力されるレーザ光の光量に応じた電気量のモニタ信号を出力する光モニタ部と、モニタ信号をその電気量に比例した電圧信号に変換するモニタ信号変換部と、光量の指令値である光量指令電圧を生成する指令電圧生成部と、光量指令電圧を分圧して基準電圧を生成する分圧手段、及び、当該分圧手段の分圧比を調整することによって光出力部の定格出力を所定の範囲内に調整する光出力調整手段からなる基準電圧生成部と、モニタ信号変換部の出力電圧が基準電圧に一致するように光出力部の出力をフィードバック制御するレーザ駆動部とを備え、前記指令電圧生成部は、固定抵抗と可変抵抗との直列回路からなる分圧回路を具備し、この分圧回路で定電圧源の一定電圧を分圧して得た電圧を光量指令電圧として出力することを特徴とするレーザ墨出し器。
【請求項２】
前記指令電圧生成部に、光量指令電圧を所定の最大値以下に制限する指令電圧制限部を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーザ墨出し器。
【請求項３】
前記指令電圧制限部を、光量指令電圧の最大値である最大指令電圧を生成する最大指令電圧生成部と、前記最大指令電圧よりも低い所定の閾値電圧を前記分圧回路による分圧電圧が超えなければ、前記分圧電圧を光量指令電圧として出力するとともに、前記分圧電圧が前記閾値電圧を超えると前記最大指令電圧を光量指令電圧として出力する指令電圧切替部とで構成したことを特徴とする請求項２記載のレーザ墨出し器。
【請求項４】
前記定電圧源と光出力部の駆動電源とが別々の電源からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のレーザ墨出し器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光によるライン光を用いて墨出しを行うレーザ墨出し器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光によるライン光を用いて墨出しを行うレーザ墨出し器が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１３１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のレーザ墨出し器には、製造段階において半導体レーザの出力を調整して、半導体レーザの定格出力を所定の範囲内に調整するための調整手段が設けられており、メーカ側でこの調整手段を用いてレーザ光の定格出力を一定の範囲内に調整していたが、ユーザ側でレーザ光の光量を調整する機能を備えたものはなかった。
【０００４】
ところで、レーザ墨出し器は様々な明るさの場所で使用されるのであるが、明るい場所でもレーザ光が見えるように半導体レーザの光量を明るめに調整していると、このレーザ墨出し器を暗い場所で使用した場合、レーザ光によるライン光が太くなってしまい、墨出しの精度が低下するという問題があった。またレーザ光の光量が明るすぎると、長時間作業を行う場合は目が疲れるという問題があった。また暗い場所での使用に適するように半導体レーザの光量を暗めに調整していると、明るい場所で使用する場合にレーザ光によるライン光が見えなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、現場の明るさに合わせてユーザが光量を調整できるレーザ墨出し器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、墨出しのためのレーザ光を出力する光出力部と、光出力部から出力されるレーザ光の光量に応じた電気量のモニタ信号を出力する光モニタ部と、モニタ信号をその電気量に比例した電圧信号に変換するモニタ信号変換部と、光量の指令値である光量指令電圧を生成する指令電圧生成部と、光量指令電圧を分圧して基準電圧を生成する分圧手段、及び、当該分圧手段の分圧比を調整することによって光出力部の定格出力を所定の範囲内に調整する光出力調整手段からなる基準電圧生成部と、モニタ信号変換部の出力電圧が基準電圧に一致するように光出力部の出力をフィードバック制御するレーザ駆動部とを備え、前記指令電圧生成部は、固定抵抗と可変抵抗との直列回路からなる分圧回路を具備し、この分圧回路で定電圧源の一定電圧を分圧して得た電圧を光量指令電圧として出力することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記指令電圧生成部に、光量指令電圧を所定の最大値以下に制限する指令電圧制限部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記指令電圧制限部を、光量指令電圧の最大値である最大指令電圧を生成する最大指令電圧生成部と、前記最大指令電圧よりも低い所定の閾値電圧を前記分圧回路による分圧電圧が超えなければ、前記分圧電圧を光量指令電圧として出力するとともに、前記分圧電圧が前記閾値電圧を超えると前記最大指令電圧を光量指令電圧として出力する指令電圧切替部とで構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、前記定電圧源と光出力部の駆動電源とが別々の電源からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、請求項１の発明では、製造段階においてメーカ側でレーザ光の光量を一定の範囲内に調整するための光出力調整部とは別に、定電圧源の一定電圧を分圧して光量指令電圧を生成する分圧回路を設けてあり、この分圧回路を構成する可変抵抗の抵抗値を変化させることで、可変抵抗と固定抵抗とで構成される分圧回路の分圧比が変化し、定電圧源の一定電圧を分圧して得られる光量指令電圧が変化するので、この光量指令電圧を基準電圧生成部で分圧して得られる基準電圧を変化させることができる。したがって、この基準電圧にモニタ信号変換部の出力が一致するようにレーザ駆動部がフィードバック制御を行うことで、光出力部から出力されるレーザ光の光量を変化させることができ、レーザ墨出し器の使用場所に応じてレーザ光の明るさを変化させることができる。
【００１１】
また請求項２の発明では、指令電圧制限部によって光量指令電圧が所定の最大値以下に制限されるので、光量指令電圧を分圧して得られる基準電圧に上限値が設定されて、光出力部のレーザ出力に上限が設けられ、レーザ出力が過大になるのを防止できる。
【００１２】
また更に請求項３の発明では、最大指令電圧よりも低い所定の閾値電圧を分圧回路の分圧電圧が超えると、指令電圧切換部が最大指令電圧を光量指令電圧として出力するので、この時の光量指令電圧を分圧して得た基準電圧が最大の電圧値となり、光出力部のレーザ出力を最大の出力とすることができる。
【００１３】
また、指令電圧生成部の電源と光出力部の駆動電源とを同じ電源とした場合は、レーザ光が消えてしまうため、光出力部の最低駆動電圧以下まで光量指令電圧を下げることができないが、請求項４の発明では定電圧源と光出力部の駆動電源とを別々の電源としているので、光量指令電圧を任意の電圧に設定でき、光出力部の最低駆動電圧以下まで下げることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施形態のブロック図であり、このレーザ墨出し器は、半導体レーザモジュール１と、レーザ駆動回路ブロック２と、光量調整回路ブロック３と、最大指令電圧生成回路ブロック４と、指令電圧切替回路ブロック５とを主要な構成として備え、光量調整回路ブロック３と最大指令電圧生成回路ブロック４と指令電圧切替回路ブロック５とで指令電圧生成部６を構成している。
【００１５】
半導体レーザモジュール１は、レーザ駆動回路ブロック２から供給される駆動電流Ｉ１に応じてレーザ光を出力するレーザダイオード１ａ（光出力部）と、レーザダイオード１ａから出力されるレーザ光を受光して、レーザ光の光量に比例した大きさのモニタ電流Ｉ２を発生するモニタダイオード１ｂ（光モニタ部）とを１つのモジュールに収納したものである。
【００１６】
図２はレーザ駆動回路ブロック２の一例を示すブロック図であり、このレーザ駆動回路ブロック２は、モニタダイオード１ｂに流れるモニタ電流Ｉ２をその電流値に応じた電圧値の電圧信号Ｖ４に変換する電流−電圧変換回路２ａ（モニタ信号変換部）と、指令電圧切替回路ブロック５から入力される光量指令電圧Ｖ２を分圧することによって基準電圧Ｖ３を生成する分圧回路２ｂ及び分圧回路２ｂの分圧比を調整するための光出力調整部２ｅを具備した基準電圧生成回路２ｆと、電流−電圧変換回路２ａの出力電圧Ｖ４と基準電圧Ｖ３との差分を増幅する差動増幅器２ｃと、差動増幅器２ｃの出力電圧が制御端子に入力され、差動増幅器２ｃの出力電圧に比例した大きさの駆動電流Ｉ１をレーザダイオード１ａに供給するパワー素子２ｄとを備える。ここに、差動増幅器２ｃとパワー素子２ｄとで、レーザダイオード１ａの出力をフィードバック制御するレーザ駆動部が構成される。
【００１７】
ここで、レーザ駆動回路ブロック２の具体回路を図５に基づいて説明する。電流−電圧変換回路２ａは抵抗Ｒ１１からなり、モニタダイオード１ｂからのモニタ電流Ｉ２が抵抗Ｒ１０を流れることによって、抵抗Ｒ１０の両端間に発生する電圧信号Ｖ４を差動増幅器２ｃに出力する。また分圧回路２ｂは可変抵抗ＶＲ２及び抵抗Ｒ９，Ｒ１０の直列回路からなり、抵抗Ｒ９，Ｒ１０の接続点の電圧を基準電圧Ｖ３として差動増幅器２ｃに出力する。パワー素子２ｄは例えばトランジスタからなり、レーザダイオード１ａとパワー素子２ｄと抵抗Ｒ１３との直列回路に駆動電源Ｖｃｃの電圧が印加される。そして、差動増幅器２ｃの出力端が抵抗Ｒ１２を介してパワー素子２ｄの制御端に接続されており、差動増幅器２ｃは電流−電圧変換回路２ａの出力電圧Ｖ４が基準電圧Ｖ３に一致するようにパワー素子２ｄを制御している。
【００１８】
ここで、指令電圧切替回路ブロック５から入力される光量指令電圧Ｖ２が一定の場合に、光出力調整部２ｅとしての可変抵抗ＶＲ２を操作して分圧回路２ｂの分圧比を変化させると、分圧回路２ｂにより光量指令電圧Ｖ２を分圧して得られる基準電圧Ｖ３の電圧値が変化し、この基準電圧Ｖ３に電流−電圧変換回路２ａの出力が一致するようにパワー素子２ｄから供給される駆動電流Ｉ１が制御されるので、レーザダイオード１ａに供給される電力が増加又は減少し、レーザ光の光量が制御されるのである。なお光出力調整部２ｅは製造段階においてメーカ側でレーザ光の定格出力を所定の範囲内に調整するためのものであり、分圧回路２ｂの分圧比を変化させることで、レーザ光の光量を所定の範囲内に調整することができる。また、光出力調整部２ｅはレーザ墨出し器の外殻（図示せず）の内側に配置され、外殻の外側からは操作できないようになっているので、ユーザ側で光出力調整部２ｅを操作してレーザ光の光量を変化させることはできない。
【００１９】
次に光量調整回路ブロック３、最大指令電圧生成回路ブロック４、及び指令電圧切替回路ブロック５からなる指令電圧生成部６の回路構成を図３の具体回路図をもとに説明する。尚、光量調整回路ブロック３、最大指令電圧生成回路ブロック４、及び指令電圧切替回路ブロック５の回路構成を図３の回路に限定する趣旨のものではなく、例えばマイクロコンピュータの備えるＤ／Ａコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ＰＷＭ制御などの機能を用いても実現することは可能である。
【００２０】
光量調整回路ブロック３は、定電圧源の略一定の電源電圧Ｖｒｅｆを分圧する抵抗Ｒ１と可変抵抗ＶＲ１と抵抗Ｒ２との直列回路からなり、抵抗Ｒ１及び可変抵抗ＶＲ１の接続点の電圧を光量調整電圧Ｖ１として出力する。ここで、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を増加又は減少させることによって、抵抗Ｒ１の抵抗値と可変抵抗ＶＲ１及び抵抗Ｒ２の合成抵抗値とで決まる分圧比が変化して、光量調整電圧Ｖ１の電圧値が変化する。図４（ａ）は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と光量調整電圧Ｖ１の関係を示す図であり、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値が増加するにつれて、分圧比が高くなり、光量調整電圧Ｖ１が増加する。
【００２１】
最大指令電圧生成回路ブロック４は、定電圧源の一定電圧Ｖｒｅｆを分圧する抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路からなり、定電圧源の電圧Ｖｒｅｆを高精度の抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧することによって、ばらつきの少ない一定の最大指令電圧Ｖｍａｘが生成される。図４（ｂ）は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と最大指令電圧Ｖｍａｘの関係を示す図であり、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値の増減に関係なく、最大指令電圧Ｖｍａｘは略一定の値となる。
【００２２】
指令電圧切替回路ブロック５は、光量調整回路ブロック３の光量調整電圧Ｖ１および最大指令電圧生成回路ブロック４の最大指令電圧Ｖｍａｘが入力端子ＣＨ１，ＣＨ０にそれぞれ入力されるマルチプレクサＭＰＸと、抵抗Ｒ５，Ｒ６の直列回路からなり定電圧源の一定電圧Ｖｒｅｆを分圧して閾値電圧Ｖ５を生成する閾値電圧生成回路５ａと、光量調整回路ブロック３の出力電圧Ｖ１と閾値電圧Ｖ５との高低を比較するコンパレータＣＰと、コンパレータＣＰの出力端に抵抗Ｒ７を介してベース端子が接続されるとともに、エミッタが回路のグランドに接続され、コレクタがマルチプレクサＭＰＸの制御端子Ａに接続されるトランジスタＴ１とを備え、マルチプレクサＭＰＸの出力端子ＯＵＴの電圧Ｖ２が光量指令電圧としてレーザ駆動回路ブロック２に供給される。なお、トランジスタＴ１のコレクタ端子は抵抗Ｒ８を介して一定電圧Ｖｃｃにプルアップされている。
【００２３】
ここで、閾値電圧生成回路５ａでは、定電圧源の一定電圧Ｖｒｅｆを高精度の抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧することによって、最大指令電圧Ｖｍａｘよりも低く、且つ、ばらつきの少ない一定の閾値電圧Ｖ５を生成する。コンパレータＣＰは光量調整回路ブロック３から入力される光量調整電圧Ｖ１と閾値電圧Ｖ５との高低を比較しており、光量調整電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖ５を超えない場合は、コンパレータＣＰの出力がＬレベルとなって、トランジスタＴ１がオフになり、マルチプレクサＭＰＸの制御端子Ａの電圧がＨレベルとなる。マルチプレクサＭＰＸは、制御端子Ａの電圧がＨレベルの場合は入力端子ＣＨ１の電圧を出力端子ＯＵＴから出力させ、制御端子Ａの電圧がＬレベルの場合は入力端子ＣＨ０の電圧を出力端子ＯＵＴから出力させるので、光量調整電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖ５よりも低い場合は入力端子ＣＨ１に入力された光量調整電圧Ｖ１が出力端子ＯＵＴから出力される。一方、光量調整回路ブロック３から入力される光量調整電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖ５を超えると、コンパレータＣＰの出力がＨレベルとなって、トランジスタＴ１がオンになり、マルチプレクサＭＰＸの制御端子Ａの電圧がＬレベルとなるので、入力端子ＣＨ０に入力された最大指令電圧Ｖｍａｘが出力端子ＯＵＴから出力される。
【００２４】
図４（ｃ）は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と指令電圧切替回路ブロック５から出力される光量指令電圧Ｖ２との関係を示す図であり、光量調整電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖ５よりも低い範囲では光量指令電圧Ｖ２は光量調整電圧Ｖ１となり、光量調整電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖ５よりも高い範囲では光量指令電圧Ｖ２は最大指令電圧Ｖｍａｘとなる。
【００２５】
このように、本実施形態では光出力調整部２ｅとは別に、定電圧源の一定電圧を分圧して光量調整電圧Ｖ１を生成する光量調整回路ブロック３を設けており、この光量調整回路ブロック３を構成する可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を変化させることによって、光量調整回路ブロック３の分圧比が変化して光量調整電圧Ｖ１が変化するので、光量調整電圧Ｖ１が閾値電圧Ｖ５を超えない範囲では可変抵抗ＶＲ１の抵抗値を変化させることで、光量指令電圧Ｖ２を変化させて、この光量指令電圧Ｖ２を分圧回路２ｂで分圧して得られる基準電圧Ｖ３を変化させることができる。そして、この基準電圧Ｖ３に電流−電圧変換回路２ａの出力電圧Ｖ４が一致するようにフィードバック制御することで、レーザダイオード１ａから出力されるレーザ光の光量を変化させることができ、レーザ墨出し器の使用場所に応じてレーザ光の明るさを変化させることができる。
【００２６】
また、最大指令電圧Ｖｍａｘよりも低い所定の閾値電圧Ｖ５を光量調整電圧Ｖ１が超えると、指令電圧切替回路ブロック５が最大指令電圧Ｖｍａｘを光量指令電圧Ｖ２として出力するので、この時の光量指令電圧Ｖ２を分圧して得た基準電圧Ｖ３が最大の電圧値となり、レーザダイオード１ａから出力されるレーザ出力を最大の出力とすることができる。また、最大指令電圧生成回路ブロック４と指令電圧切替回路ブロック５とで構成される指令電圧制限部によって、光量指令電圧Ｖ２が最大指令電圧Ｖｍａｘ以下に制限されるので、光量指令電圧Ｖ２を分圧して得られる基準電圧Ｖ３を所定の上限値以下に制限することができ、その結果レーザダイオード１ａから出力されるレーザ出力に上限が設けられ、レーザ出力が過大になるのを防止できる。
【００２７】
また、指令電圧生成部６の電源と、レーザダイオード１ａの駆動電源Ｖｃｃとを同じ電源とした場合は、レーザ光が消えてしまうためにレーザダイオード１ａの最低駆動電圧以下まで光量指令電圧Ｖ２を下げることができないが、本実施形態では指令電圧生成部６の定電圧源Ｖｒｅｆと、レーザダイオード１ａの駆動電源とを別々の電源としているので、光量指令電圧Ｖ２を任意の電圧に設定でき、レーザダイオード１ａの最低駆動電圧以下まで下げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態のブロック図である。
【図２】同上の要部ブロック図である。
【図３】同上の要部の具体回路図である。
【図４】同上を示し、（ａ）は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と光量調整電圧Ｖ１との関係を示す図、（ｂ）は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と最大指令電圧Ｖｍａｘとの関係を示す図、（ｃ）は可変抵抗ＶＲ１の抵抗値と光量指令電圧Ｖ２との関係を示す図である。
【図５】同上の要部の具体回路図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    半導体レーザモジュール
１ａ  レーザダイオード
１ｂ  モニタダイオード
２    レーザ駆動回路ブロック
３    光量調整回路ブロック
４    最大指令電圧生成回路ブロック
５    指令電圧切替回路ブロック
６    指令電圧生成部
Ｉ１  駆動電流
Ｉ２  モニタ電流
Ｖ１  光量調整電圧
Ｖ２  光量指令電圧
Ｖｍａｘ  最大指令電圧
【図１】
2005121608.tif 000003
【図２】
2005121608.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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